CN110080901B - 一种湿式气缸套及发动机气缸 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种湿式气缸套及发动机气缸，属于发动机技术领域。所述湿式气缸套包括缸套筒体、集成水套和支承定位带，缸套筒体用于套装在气缸体内，集成水套集成在缸套筒体的顶部，并与缸套筒体连通；支承定位带沿缸套筒体的周向设置于缸套筒体的外壁中部，支承定位带用于压装在气缸体上。本发明公开的湿式气缸套通过设置集成水套，省却了发动机水套部件，使得发动机结构更加紧凑，装配更为简单，同时湿式气缸套采用中部定位的方式，使得上部集成水套裸露在空气环境中，从而能够使得发动机的燃烧室气体泄漏时不至于进入水腔，提高了发动机的运行稳定性和可靠性。

Description

一种湿式气缸套及发动机气缸

技术领域

本发明属于发动机技术领域，尤其涉及一种湿式气缸套及安装有该湿式气缸套的发动机气缸。

背景技术

发动机的气缸套与缸盖和气缸体相连，作为一个关键的受热零部件，气缸套与缸盖共同形成燃烧室，并且气缸套支撑整个缸盖总成的重量，其设计是否合理直接关系到发动机的整体质量。

一般大功率柴油机和气体机上的气缸套有湿式和干式两种，湿式气缸套与气缸体之间设置有冷却水腔，干式气缸套则与气缸体直接接触。当前气缸套多采用顶部定位方式，也就是支承定位带位于气缸套顶部，支承定位带压装在气缸体上，这种定位方式需要在气缸套和缸盖之间设置专门的水套部件进行过渡，利用水套部件连通气缸套和缸盖上的冷却水孔，这种设计结构较为臃肿，装配复杂，且冷却效果欠佳。

发明内容

基于以上所述，本发明的目的在于提供一种湿式气缸套，湿式气缸套集成有集成水套并采用中部定位方式，以解决现有技术下发动机气缸装配复杂、结构臃肿以及冷却效果不佳的问题。

为达上述目的，本发明采用以下技术方案：

提供一种湿式气缸套，包括缸套筒体，所述缸套筒体用于套装在气缸体内，还包括：

集成水套，所述集成水套集成在所述缸套筒体的顶部，并与所述缸套筒体连通；

支承定位带，所述支承定位带沿所述缸套筒体的周向设置于所述缸套筒体的外壁中部，所述支承定位带用于压装在所述气缸体上。

作为优选，所述集成水套为碗形水套结构。

作为优选，所述湿式气缸套还包括缸套冷却水孔，所述缸套冷却水孔为贯穿所述缸套筒体的倾斜式水孔。

作为优选，所述缸套冷却水孔的上开口设置在所述集成水套内底面上，所述缸套冷却水孔的下开口设置在所述缸套筒体的外壁上。

作为优选，所述缸套冷却水孔的数量为多个，多个所述缸套冷却水孔沿所述缸套筒体的周向均匀布置。

作为优选，所述支承定位带包括支承压力面，所述支承压力面与所述气缸体的顶部抵接。

作为优选，所述湿式气缸套还包括泄气孔，所述泄气孔贯穿所述缸套筒体。

作为优选，所述泄气孔的上开口设置在所述缸套筒体内壁的密封凹槽上，所述密封凹槽位于所述集成水套内底面的下方，所述泄气孔的下开口设置在所述缸套筒体的外壁上。

作为优选，所述泄气孔的数量为多个，多个所述泄气孔沿所述缸套筒体的周向均匀分布。

还提供一种发动机气缸，包括气缸体和缸盖，所述发动机气缸还包括如上文所述的湿式气缸套，所述湿式气缸套套装在所述气缸体内，所述支承定位带压装在所述气缸体的顶部，所述缸盖压装在所述集成水套内。

本发明的有益效果为：

本发明提供的湿式气缸套通过设置集成水套，省却了发动机水套与连接管等零部件，优化了现有大功率发动机的结构，使得发动机结构更加紧凑，装配更为简单。同时本发明采用中部定位的方式，使得上部集成水套裸露在空气环境中，不仅改善了燃烧室受热零部件冷却性能，还使得发动机的燃烧室气体泄漏时不至于进入水腔，进而提高了发动机的运行稳定性和可靠性。

附图说明

图1是依据本发明的湿式气缸套的整体结构示意图；

图2是依据本发明的湿式气缸套沿A-A方向的剖视图；

图3是依据本发明的湿式气缸套与缸盖配合的局部剖视图；

图4是图3中Ⅰ处的放大图。

图中：1、缸套筒体；2、集成水套；3、缸套冷却水孔；4、支承定位带；41、支承压力面；42、定位带环形槽；5、泄气孔；6、密封凹槽；7、密封带；71、密封带环形槽；8、缸盖；81、缸盖冷却水孔；82、缸盖密封带；9、缸盖垫片；10、O形圈。

具体实施方式

为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面将结合附图对本发明实施例的技术方案做进一步的详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

本实施例提供了一种发动机气缸，该发动机气缸包括湿式气缸套、气缸体和缸盖8。其中，湿式气缸套集成有集成水套2且为中部定位，其具体结构如图1-4所示。在发动机气缸中，气缸体(图中未示出)是发动机气缸的主体，气缸体中设置有用于套装湿式气缸套的气缸体孔。可选地，气缸体孔的数量为一个或多个，也就是发动机气缸为单缸布置或多缸布置，为提高发动机功率，优选地，气缸体孔的数量为多个，即发动机气缸优选为多缸布置，柴油发动机气缸常用的缸数有3、4、5、6、8、10、12缸。缸盖8用于压装在湿式气缸套内，缸盖8与湿式气缸套之间的配合如图3和4所示，在缸盖8和湿式气缸套之间安装有用于密封的缸盖垫片9和O形圈10，缸盖8的底面、湿式气缸套内壁、缸盖垫片9和安装于湿式气缸套中的活塞的顶面构成燃烧室。在气缸体、湿式气缸套和缸盖8中均设置有冷却水孔，三者中的冷却水孔相互连通，冷却水在相互连通的冷却水孔中循环流动，带走燃烧室中产生的热量，维持发动机运行温度稳定。

上述湿式气缸套的整体结构如图1所示，湿式气缸套包括缸套筒体1，缸套筒体1上设置有集成水套2、缸套冷却水孔3、支承定位带4以及泄气孔5等结构。缸套筒体1用于套装在气缸体内，且缸套筒体1支撑整个缸盖8的重量。缸套筒体1作为构成燃烧室的重要部分，对机械强度和耐磨性要求较高。为保证缸套筒体1的强度和耐磨性，可选地，缸套筒体1的制造材料为球墨铸铁、高磷铸铁或合金铸铁。优选地，缸套筒体1由合金材料制成，合金材料组织均匀，具有明显优于其他材料的强度、耐磨性和耐腐蚀性。本实施例涉及的为湿式气缸套，其与气缸体之间具有冷却水腔，缸套筒体1外壁直接与冷却水接触，冷却效果好。

具体地，在本实施例中，集成水套2位于缸套筒体1顶部，在生产制造过程中，集成水套2由缸套筒体1上部向外弯折形成，缸套筒体1上部向外弯折后，其外径大于下部外径，以当与缸盖8配合时，形成能够贮存冷却水的并具有特定截面形状的环形水套结构。为便于加工，优选地，集成水套2的形状为碗形水套结构。集成水套2为发动机气缸的冷却系统的重要组成部分，其连通气缸体中的冷却水循环和缸盖8中的冷却水循环。

如图2所示，缸套冷却水孔3贯穿缸套筒体1，且缸套冷却水孔3为倾斜式水孔，其倾斜角度为30°-50°，倾斜式布置可以增大冷却水的流动行程和冷却面积，并且降低水流阻力，改善冷却效果。缸套冷却水孔3的上开口设置在集成水套2的内底面上，与集成水套2连通，其下开口设置在缸套筒体1的外壁上，与外部冷却水腔连通。缸套冷却水孔3的数量为多个，多个缸套冷却水孔3沿缸套筒体1的周向均匀布置，可选地，缸套冷却水孔3的数量为10-50个。缸套冷却水孔3数量过少时，冷却效果难以保证且冷却水循环沿程阻力较大，而缸套冷却水孔3的数量过多时，会降低缸套筒体1的结构强度，因此，优选地，缸套冷却水孔3的数量为30个。

如图1或2所示，支承定位带4沿缸套筒体1的周向设置于缸套筒体1的外壁中部，且支承定位带4位于缸套冷却水孔3的下开口的下方，以便于冷却水的流通。支承定位带4为外径大于所在位置的缸套筒体1外径的凸起的环形带，其包括支承压力面41和定位带环形槽42，支承压力面41为支承定位带4的下环面，用于与气缸体上的相应面抵接，定位带环形槽42为支承定位带4的环形侧壁向内凹设形成的环形槽，用于安装环形密封圈。可选地，定位带环形槽42的数量为多个，多个定位带环形槽42沿支承定位带4的轴线方向间隔设置，每一定位带环形槽42内均设置有一个环形密封圈，以提高密封效果，优选地，定位带环形槽42的数量为2个，以在保证密封效果的同时减少加工量。

支承定位带4用于实现缸套筒体1的定位和密封，在发动机气缸的气缸体孔内设置有相应的支承定位结构，支承定位机构包括承压定位面。当缸套筒体1套装于气缸体中时，支承定位带4的支承压力面41与气缸体孔中的承压定位面贴合，实现缸套筒体1的中部轴向定位。同时支承定位带4的环形侧壁与气缸体孔的内壁贴合，实现缸套筒体1的径向定位。定位带环形槽42中安装的环形密封圈紧压在气缸体孔的内壁上，实现缸套筒体1与气缸体之间的密封，防止缸套筒体1与气缸体之间的冷却水腔中的冷却水的泄露。

由于本实施例采用集成的水套结构，集成水套2靠近燃烧室，因此就有燃烧室中高压燃气泄露进入集成水套2，造成缸盖气蚀的风险。为防止此风险，本实施例采用在缸套筒体1上开设泄气孔5的方式，利用泄气孔5将泄露的高压燃气排放到空气环境中。又由于本实施例的湿式气缸套为中部定位，上部的集成水套2裸露在空气环境中，因此就可以将泄气孔5设置在集成水套2下方的缸套筒体1中。泄气孔5的具体结构可参考图4，泄气孔5为贯穿缸套筒体1的直孔，泄气孔5的上开口设置在缸套筒体1内壁上的密封凹槽6上，密封凹槽6位于集成水套2的底面的下方，泄气孔5的下开口设置在缸套筒体1的外壁上。泄气孔5的数量为多个，多个泄气孔5沿缸套筒体1的周向均匀分布，可选地，泄气孔5的数量为2-10个，为实现有效泄气且易于加工，优选地，泄气孔5的数量为6个。通过泄气孔5将高压燃气导出到空气中，可以防止高压燃气和碳烟进入集成水套2，从而避免出现发动机运行质量问题。

如图1-3所示，进一步地，本实施例的湿式气缸套还包括密封带7，密封带7沿缸套筒体1的外壁周向布置，其为外径大于所在位置的缸套筒体1外径的凸起的环形带。密封带7上设置有密封带环形槽71，密封带环形槽71为密封带7的环形侧壁向内凹设形成的环形槽，用于安装环形密封圈。可选地，密封带环形槽71的数量为多个，多个密封带环形槽71沿密封带7的轴线方向间隔设置，每一密封带环形槽71内均设置有一个环形密封圈，以提高密封效果。优选地，密封带环形槽71的数量为2个，以在保证密封效果的同时减少加工量。当缸套筒体1套装于气缸体孔中时，密封带7的环形侧壁与气缸体孔内壁贴合，密封带环形槽71中安装的环形密封圈紧压在气缸体孔内壁上，实现缸套筒体1与气缸体之间的密封。

密封带7位于缸套冷却水孔3的下开口的上方，通过这样布置，可以在密封带7、支承定位带4、缸套筒体1的外壁和气缸体孔内壁之间形成封闭的冷却水腔，冷却水腔一端连通气缸体中的冷却水孔，另一端与缸套冷却水孔3连通，冷却水腔位置靠近燃烧室，可实现较优的冷却效果。并且，密封带7位于泄气孔5的下开口的下方，以便于泄露的高压燃气直接排入空气，防止高压燃气进入冷却水腔。

下面结合图3及图4对本实施例提供的湿式气缸套的安装方式及冷却原理进行描述说明。

如图3和图4所示，缸盖8压装在缸套筒体1内，在缸套筒体1的密封凹槽6上安装有缸盖垫片9，缸盖垫片9分别与密封凹槽6的表面和缸盖8底面抵接，实现缸套筒体1与缸盖8之间的第一道密封。在集成水套2的底面上安装有O形圈10，O形圈10分别与集成水套2的底面和缸盖8底面抵接，实现缸套筒体1与缸盖8之间的第二道密封。缸套筒体1内壁、缸盖8的底面、缸盖垫片9、以及安装于缸套筒体1中的活塞的顶面和构成燃烧室。缸盖8上设置有缸盖密封带82，缸盖密封带82与集成水套2的侧面贴合，实现缸套筒体1与缸盖8之间的第三道密封。优选地，在缸盖密封带82和集成水套2中间还可以安装有环形密封圈，以提高密封效果。缸盖密封带82、O形圈10和集成水套2侧面构成相对封闭的碗状环形集成水套2，集成水套2与缸盖冷却水孔81连通，实现冷却水从集成水套2向缸盖8中流动。

在发动机运行过程中，冷却水在水泵的驱动下在发动机中循环流动，带走发动机的热量。具体地，冷却水首先从外部流入气缸体，经气缸体中的冷却水孔流入气缸体与缸套筒体1之间的冷却水腔，然后经缸套冷却水孔3流至集成水套2，再从集成水套2经缸盖冷却水孔81向上流入缸盖8，最后冷却水从缸盖8流出或进入下一冷却部件。在整个行程中，由于采用了集成水套2及倾斜式的缸套冷却水孔3，故冷却水腔、缸套冷却水孔3和缸盖冷却水孔81均能最大程度地靠近燃烧室，从而带走更多的热量，实现最优的冷却效果。同时，由于在缸套筒体1和缸盖8之间安装有缸盖垫片9和O形圈10，保证了燃烧室的密封性，即使有高压燃气泄露，也可以直接经泄气孔5排入空气，避免了高压燃气或碳烟进入集成水套2造成的发动机运行问题。

本实施例提供的发动机气缸，通过采用具有集成的水套结构的湿式气缸套，可以有效减少发动机零部件数量，使得发动机气缸整体结构更为紧凑，装配更为简单，更适用于高性能、高暴压的柴油机。同时，本实施例提供的湿式气缸套的特殊结构设计明显改善了发动机气缸的整体冷却效果，提高了发动机的运行稳定性和可靠性，从而使得本实施例所提供的发动机相比传统发动机能够以相同的体积输出更大的功率。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员应当理解，本发明不限于这里的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (8)

1.一种湿式气缸套，包括缸套筒体(1)，所述缸套筒体(1)用于套装在气缸体内，其特征在于，还包括：

集成水套(2)，所述集成水套(2)集成在所述缸套筒体(1)的顶部，并与所述缸套筒体(1)连通；

支承定位带(4)，所述支承定位带(4)沿所述缸套筒体(1)的周向设置于所述缸套筒体(1)的外壁中部，所述支承定位带(4)用于压装在所述气缸体上；

还包括泄气孔(5)，所述泄气孔(5)贯穿所述缸套筒体(1)，所述泄气孔(5)的上开口设置在所述缸套筒体(1)内壁的密封凹槽(6)上，所述密封凹槽(6)位于所述集成水套(2)内底面的下方，所述泄气孔(5)的下开口设置在所述缸套筒体(1)的外壁上。

2.根据权利要求1所述的湿式气缸套，其特征在于，所述集成水套(2)为碗形水套结构。

3.根据权利要求1所述的湿式气缸套，其特征在于，还包括缸套冷却水孔(3)，所述缸套冷却水孔(3)为贯穿所述缸套筒体(1)的倾斜式水孔。

4.根据权利要求3所述的湿式气缸套，其特征在于，所述缸套冷却水孔(3)的上开口设置在所述集成水套(2)内底面上，所述缸套冷却水孔(3)的下开口设置在所述缸套筒体(1)的外壁上。

5.根据权利要求3所述的湿式气缸套，其特征在于，所述缸套冷却水孔(3)的数量为多个，多个所述缸套冷却水孔(3)沿所述缸套筒体(1)的周向均匀布置。

6.根据权利要求1所述的湿式气缸套，其特征在于，所述支承定位带(4)包括支承压力面(41)，所述支承压力面(41)与所述气缸体的顶部抵接。

7.根据权利要求1所述的湿式气缸套，其特征在于，所述泄气孔(5)的数量为多个，多个所述泄气孔(5)沿所述缸套筒体(1)的周向均匀分布。

8.一种发动机气缸，包括气缸体和缸盖(8)，其特征在于，还包括如权利要求1-7任一项所述的湿式气缸套，所述湿式气缸套套装在所述气缸体内，所述支承定位带(4)压装在所述气缸体的顶部，所述缸盖(8)压装在所述集成水套(2)内。

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